..陶瓷材料作为工程材料和功能材料的重要组成部分，在新能源、通信电子、半导体、航空航天等工业领域具有广阔的应用前景。但由于陶瓷粉末多为离子键或共价键，传统烧结工艺制备致密陶瓷材料所需的烧结温度和保温时间较高，必然导致晶粒粗化和气孔残留，从而影响陶瓷材料的性能。

为了降低烧结温度，缩短烧结时间，提高烧结密度和材料性能，..各国研究人员开发了多种新型烧结技术。

01放电等离子烧结（SPS）

SPS技术创造性地将直流电流引入烧结过程，压头在对材料施加压力的同时充当电流通过的载体。SPS是一种受到学术界广泛关注和研究的新型快速烧结技术。与传统烧结技术通常采用发热体辐射加热不同，SPS技术利用大电流通过模具或导电样品产生的热效应来加热材料。

SPS设备工作原理示意图

对于绝缘样品，通常采用导电性好的石墨作为模具材料，利用模具的电阻热快速升高样品温度。对于导电样品，可以使用绝缘模具来加热直接通过样品的电流。升温速率可达1000℃/min。当样品温度达到设定值时，经过短时间的保温即可完成烧结。SPS技术具有烧结温度低、保温时间短、升温速率快、烧结压力可调、多场耦合(电-力-热)等突出优点。

02闪存(FS)

FS技术来源于电场辅助烧结技术(FAST)的研究。将待烧结的陶瓷素坯制成“骨状”，其两端通过铂丝悬挂在重整炉内，向材料施加一定的直流或交流电场。炉体内有热电偶用于测温，底部有CCD相机可实时记录样品尺寸。

以3YSZ为例，研究人员发现与传统烧结相比，若在炉体内以恒定速率升温时，对其施加20V/cm的直流电场场强，可以在一定程度上提高烧结速率，降低烧结所需的炉温。随着场强的增强，烧结所需炉温持续降低。当场强为60V/cm时，样品会在炉温升高至约1025℃时瞬间致密化;当场强提高至120V/cm时，烧结炉温甚至可以降低至850℃。

                                               
                                                                                 (a)FS装置的示意图(b)直流电场对3YSZ烧结速率的影响

这种全新的烧结技术被称为“闪速烧结”，即在一定的温度和电场作用下，可以实现材料低温、高速烧结的烧结新技术。通常会伴有材料内部热失控、材料本身电阻率骤降、强闪等现象。

FS技术主要涉及三个工艺参数，即炉温(Tf)、场强(E)和电流(J)。在传统的FS模式下，向材料施加稳定的电场，炉温以恒定的速率上升。炉温低时，材料电阻率高，流过材料的电流小。随着炉温的升高，样品的电阻率降低，电流逐渐变大。这个阶段称为孵化阶段，系统由电压控制。当炉温升至临界温度时，材料电阻率急剧下降，电流急剧上升，出现FS。此时场强仍然稳定，所以系统的功率(W=EJ)会很快达到电源的功率上限，系统由电压控制变为电流控制，称为FS阶段。当材料电阻率不再增加时，场强又变得稳定，烧结进入稳定阶段，即FS的保温阶段。在保温阶段之后，一个完整的FS过程结束。

与传统烧结相比，FS具有以下优点:缩短烧结时间，降低炉温，遏制晶粒长大，实现非平衡烧结，设备简单，成本低。

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